常用实验动物生物学特性与选择应用(2)

常用实验动物生物学特性与选择应用正确选择实验动物的重要性•实验动物的选择是医学科学研究中首先要考虑的问题。因为实验动物选择恰当与否关系到课题质量的高低、经费开支的多少、研究途径正确与否以及实验方法的简单与繁琐问题，甚至会影响到课题的成败及研究结果正确性。•因此，必须从观念上将实验动物的选择看作科技项目立项查新的文献检索一样，作为医学科研工作中的一个有机组成部分。同时，必须从实验动物学的学科高度给予足够的重视。•其次，要了解实验动物学基本知识，这是正确选择实验动物的基本条件。•常用实验动物•小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠（仓鼠）、•兔、犬、猴、猫、猪、鸡等。•生物学特性•一般特性•解剖学特点•生理学特点生物医学实验中选择实验动物的基本原则1.选用与人的机能、代谢、机构和疾病特点相似的动物。•非人灵长类动物----进化程度最高，是最接近与人类的理想动物，如，猕猴。•其他动物----虽进化程度低些，但可以达到实验目的，如，犬、猫、猪等。2.选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物、充分利用不同品种品系实验动物存在的某些特殊反应。如:开胸和心脏实验----适宜选用兔做实验；•发热、解热和检查致热源实验-----适宜选用兔做实验；•观察药物对排卵的影响，进行避孕药•研究-----适宜选用兔、猫；•动脉粥样硬化实验-----适宜选用兔、猪、猴；•肝外科实验研究------适宜选用大鼠；•胆囊功能研究------不能选用大鼠；•呕吐实验----适宜选用猴、猫；•变态反应、Vc缺乏症研究----适宜选用豚鼠；•对带有雌激素活性的药物进行避孕药效研究----不能选用小鼠、大鼠；•同品种不同品系的动物存在有很多特殊的反应，应注意选择应用。3.根据课题研究目的内容选用相匹配的标准化动物•标准化动物系指，经遗传学、微生物学、环境及营养控制而繁育的动物。•微生物学、环境及营养的控制才能排除动物因携带影响实验结果的微生物、寄生虫及潜在疾病对结果准确性的影响。•遗传学的控制才能排除实验动物因杂交、遗传学污染而造成个体之间的差异，影响结果的可重复性。实验动物遗传类别选择•近交系----其动物遗传的均质性保证了实验反应的稳定性；•封闭群----能较好地代表自然群体的遗传特性；•F1杂交群----在一定程度上，兼有近交系和封闭群的特点；•突变动物----往往具有鲜明的人类疾病模型特征。实验动物具体品种品系选择•如果实验结论只针对某一品系则使用一个品系；•如果实验结论针对整个物种在内的一般性研究则使用多个不同来源的品种、品系。•一般对多物种进行实验时，应先选小型动物，再推广到大型物种；要求只能建立在对多个物种进行实验的基础上，才能推广到人类，也称动物实验外推。常用顺序时小鼠、大鼠、兔、犬、猴。微生物级别选择•普通级----一般为教学示范用；•清洁级----国内科研工作要求的标准动物，适合于大多数科研课题；•SPF级----国际标准实验动物；•无菌动物-----仅在特殊课题需要时使用。4.选用与实验要求相适应的实验动物规格•年龄----年龄不同，其生物学特性往往不同，一般选性成熟后的青壮年动物。太小的动物的生理功能未达到成年水平。太老的动物的各器官老化，代谢功能下降，只在老年医学研究中使用；•体重----在正常营养状态和饲养条件下，体重与年龄有一定的相关性；•性别----许多实验证明，同一品种（系）不同性别的动物对外界刺激的反应不一致。5.选用人兽共患疾病的实验动物和传统应用的实验动物•有些病因造成人和动物共同患病，其临床过程、病理变化也相似，所以就应选用这样的动物来研究人类疾病；•选择科研、检验和生产中传统使用的实验动物。通过实践积累，各个专业均会在某些方面的课题选定自己常用的动物品种系。6.实验动物的选择和应用需注意符合相应的国际规范•国际上普遍要求动物实验达到实验室操作规范（GLP）和标准操作程序（SOP）。这些规范对实验动物的选择和应用、实验室条件、工作人员素质、技术水平、操作方法都要求标准化。这是实验动物选择和应用的总的要求。•遵循国际上的3R规则-----减少动物用量、实验要精细、尽量采用替代物。小鼠的生物学特性及选择应用一、生物学特性•一般特性•1.对外界环境反应敏感，适应性差，强光或噪声刺激时，可能导致哺乳母鼠神经紊乱，发生食仔现象。温度过高或多低时，生殖能力下降，严重时会发生死亡；•2.对多种毒素和病原体易感，百万分之一的破伤风毒素能使小鼠死亡；•3.对致癌物敏感，自发性肿瘤多。解剖学特点•1．小鼠下颌骨的喙状突较小，髁状突发达，运用下颌骨形态的分析技术，可进行近交系小鼠遗传监测；2．小鼠无汗腺；•3．淋巴系统发达，外界刺激可使淋巴系统增生，因此易患淋巴系统疾病。生理学特点•1.小鼠成熟早，繁殖力强，适配鼠龄为出生后60~90天；•2.交配后10~12小时，雌鼠在阴道口形成一个白色的阴道栓，这是受孕的标志；•3.小鼠生长发育快慢与品系、营养、环境、带仔数的多少、生产胎次有密切关系；•4.生育期为一年，寿命达2~3年；•5.染色体为20对。主要品系、种群•1．近交系•(1)C57BL／6（B6）：黑色。乳腺癌发病率低，对放射物质耐受力强，眼畸形，口唇裂的发生率达20％。淋巴细胞性白血病发病率为6％。对结核杆菌、百日咳组织胺易感因子敏感。嗜酒精性高。是肿瘤学、生理学、遗传学研究常用品系。•(2)C3H／He(C3)：野生色。乳腺癌发病率为97％，对致肝癌因素敏感，对狂犬病病毒敏感，对炭疽杆菌有抗力。用于肿瘤学、生理学、核医学、免疫学的研究。•(3)BALB／c(C)：白化。乳腺肿瘤发生率低，但对致癌因子敏感。肺癌发病率雌性26％，雄性29％。对放射性照射极为敏感。广泛应用于肿瘤学、生理学、免疫学、核医学和单克隆抗体等研究中。•(4)DBA／2(D2)：浅灰色。听源性癫痫发作36日龄小鼠为100％，55日龄后为5％。对鼠伤寒沙门氏菌补体有抗力，对百日咳组织胺易感因子敏感。常用于肿瘤学、遗传学和免疫学的研究。•(5)CBA：野生色。对麻疹病毒敏感。•(6)A：白化。对麻疹病毒高度敏感，对X射线非常敏感。肺肿瘤发病率高。常用于肿瘤学、免疫学等的研究。•(7)AKR：白化。为高发白血病品系，对百日咳组织胺易感因子敏感。常用于肿瘤学和免疫学等的研究。•(8)TAl(津白1号)和TA2(津白2号)：白化。TAl为自发低乳腺癌系，TA2为自发高乳腺癌系，为乳腺癌MA737的宿主。•（9）615：深褐色。肺腺癌发病率高。8月龄后开始出现衰老现象，表现为肥胖、增重。对津638白血病病毒敏感。•2．封闭群•(1)KM：白化。该鼠特点是产量高，抗病力强，适应性强。广泛应用于药理、毒理、微生物学的研究以及药品、生物制品的检定。•(2)NIH：白化。特点是繁殖力强，产仔成活率高，雄性好斗。广泛用于药理和毒理研究以及生物制品检定。3．杂交一代动物(F1代)（略）二、在生物医学中的选择应用•在生物医学领域中，小鼠因其自身的特点，是用途最广泛、使用量最大的哺乳类实验动物。•药物学研究和毒性试验•小鼠广泛用于药品的毒性试验及三致(致畸、致癌、致突变)试验。•1.药物筛选试验,小鼠常用于药物对疾病疗效筛选试验,如抗肿瘤药物,抗结核药物,抗疟疾药物等的筛选；•2.药物效果及其副作用研究,如：•利用声源性惊厥小鼠来评价抗痉挛药物；•利用小鼠角膜和耳廓反射评价镇定药物；•3.毒性试验和安全分析,如：•用于铅、苯、汞、矽、一氧化碳等职业性中毒的急性、亚急性和慢性毒性试验以及半致死量测定。肿瘤学研究•1.近交系小鼠自发性肿瘤进行研究，如AKR小鼠白血病发生率可达90％，C3H小鼠乳腺癌发病率达97％。而C57BL小鼠乳腺癌发病率极低。结果表明C3H体内有一种乳汁因子会传给雌性子代，在该乳汁因子与激素的共同作用下易产生乳腺癌。•2.进行肿瘤模型的复制小鼠对致癌物质、射线及某些病毒敏感，可诱发各种肿瘤，如：•二乙基亚硝胺可诱发小鼠肺癌；•甲基胆葸可诱发小鼠胃癌和宫颈癌等；•感染小鼠白血病病毒可诱发白血病；•感染人类腺病毒可诱发小鼠肉瘤及淋巴瘤。•移植性肿瘤模型。•将各种实体瘤、腹水瘤、白血病等一定数量的瘤细胞或无细胞的滤液（病毒性肿瘤）接种于相关品系的小鼠，就可以使该品系的一群小鼠带有相同的肿瘤，其生长速度一致，个体差异小，接种存活率可达100%。•这种肿瘤模型经常用在筛选抗肿瘤新药的研究。3.免疫缺陷小鼠在肿瘤研究中应用•免疫缺陷小鼠指由于先天性遗传突变或人工方法造成一种或多种免疫系统成分缺陷的小鼠。•裸小鼠是一种11号染色体上隐性裸基因（nu）发生突变的小鼠。其生理特征为无胸腺、缺少T细胞、B细胞虽存在但功能缺损，属于免疫缺陷小鼠，可进行异体肿瘤移植。目前已移植人体肿瘤达40种以上。•SCID小鼠是一种16号染色体上SCID基因发生突变的小鼠。其生理特征为既缺少T细胞、也缺少B细胞，血清中缺少免疫球蛋白，属于严重联合免疫缺陷小鼠，可进行异体肿瘤移植。•传染性疾病研究•小鼠对多种病原体特别是病毒极为敏感，常用于研究这些病原体的发病的机理、临床症状及治疗。例如狂犬病、脊髓灰质炎、流感、脑炎、血吸虫病、疟疾、破伤风等的研究。遗传学和遗传性疾病的研究•许多小鼠具有遗传疾病，如小鼠黑色素瘤、糖尿病肥胖、遗传性贫血、尿崩症、肌肉萎缩症、骨骼硬化症、自身免疫缺陷症等。这些疾病与人类发病相似，可用作人类遗传疾病的动物模型。•转基因小鼠。将人类基因导入小鼠基因组中，研究导入基因的作用，寻求目前还无法了解的遗传性疾病的遗传因子。•老年病学的研究•小鼠寿命短，传代时间短，随着鼠龄的增加，机体内的一些生理生化指标不断发生变化，特别是高龄鼠中老年病明显增多，是老年学研究的极好材料。多用于糖质、脂质、胶原和免疫等方面的研究。•计划生育研究•小鼠繁殖力强，性周期和妊娠期短，生长快，适合计划生育研究。如常用小鼠做抗生育、抗着床、抗早孕、抗排卵等实验应用上的首选动物。免疫学研究•免疫缺陷小鼠的作用•SCID小鼠可将人的免疫组织或免疫细胞移植到小鼠身上，使其具有人的部分免疫系统（SCID-hu小鼠），用于研究人类免疫系统的发育过程，以及免疫细胞的分化和功能研究。•使SCID小鼠受到HIV病毒的感染，进行爱滋病相关研究。•纯系新西兰黑色小鼠（NZB）其自身免疫缺陷的病因是由于感染C型致瘤RNA病毒与引起人的红斑狼疮的病因一样，病症特征与人类很相似，所以是研究红斑狼疮的极好的动物模型。•近交系在小鼠在单克隆抗体生产中的应用•单克隆抗体最早通过BALB/C小鼠生产。其方法是将BALB/C小鼠的骨髓瘤细胞和经过免疫的脾细胞融合，形成杂交细胞，再经克隆技术产生单一纯化的无性繁殖的细胞系，生产单克隆抗体。不宜采用小鼠制作动物模型的实验研究•研究体温变化的试验,因为小鼠体温变化不稳定；•慢性支气管炎的试验,因为小鼠气管及支气管腺不发达；•催吐试验,因为小鼠无呕吐反应；•动脉粥样硬化试验,因为小鼠不形成动脉粥样硬化。大鼠的生物学特性及选择应用•生物学特征•一般特性•1.对营养缺乏非常敏感，特别是维生素A和氨基酸供应不足时，可发生典型的缺乏症状。•2.大鼠不能呕吐。•3.对外部环境反映敏感。•喜静环境，夜间活动，噪音和不适光照对繁殖影响很大。•对饲养环境中的粉尘、氨气和硫化氢等极为敏感，如果饲养室内空气卫生条件较差，在长期慢性刺激下，可引起肺部大面积的炎症。•对饲养环境中湿度极为敏感，相对湿度低于40％时，易患环尾病，还会引起哺乳母鼠食仔现象发生，一般饲养室湿度应保持在50~65％之间。•解剖学特点•1.肝脏共分6叶，再生能力强，部分切除术后仍可再生。•2.无胆囊。•3.心脏的血液供给既来自冠状动脉，也来自冠状外动脉。•4.无扁桃体。•5.眼角膜无血管，有棕色脂肪组织。•生理学特点•成熟早、繁殖力强。适配鼠龄，雄性为90日龄，雌性为80日龄；一般大鼠生育期为90～300天，寿命为2—3年。•染色体共21对。大鼠主要品系•1．近交系：目前大鼠近交系达上百种。•(1)ACI：黑色，腹部和脚白色。有自发肿瘤倾向，该品系大鼠血压低。•(2)F3